Первый в мире серийный процессор потока данных компании DENSO: прорыв в автомобильных компьютерах

Корпорация DENSO представляет первый в мире серийный процессор потока данных DR1000C, который станет основой для полноценной реализации подключенного и беспилотного функционала автомобилей уже в ближайшем будущем.

Подключенные транспортные средства, способные автоматически обмениваться информацией друг с другом и с элементами дорожной инфраструктуры, призваны оптимизировать движение в городской среде. Для реализации этого функционала, подразумевающего постоянную обработку большого объема данных, нужно качественно повысить быстродействие имеющихся автомобильных бортовых компьютеров. Сделать это простым наращиванием количества микросхем (по аналогии с настольными системами) невозможно: необходимость соответствовать строгим стандартам защищенности (пыле-, влаго- и виброустойчивости) и энергопотребления для автомобильных вычислительных систем накладывает жесткие ограничения.

Корпорация DENSO и ее дочерняя компания NSITEXE создали первый в мире серийный процессор потока данных (data-flow processor), способный качественно ускорить процесс обработки данных, поступающих в компьютер автомобиля.

Принцип вычисления: традиционная схема против новой

Архитектура процессора потока данных принципиально отличается от таковой в традиционной вычислительной машине: для последней характерно наличие вычислителя и памяти, связанных шиной обмена данными. Для выполнения операции в процессор из памяти сначала загружаются данные, а затем команда, по которой эти данные будут обрабатываться. Новые команды каждый раз загружаются из памяти по мере выполнения предыдущих. В этом кроется главный недостаток традиционной архитектуры: постоянная загрузка и выгрузка данных и команд после каждой проделанной операции делает шину обмена информацией между памятью и процессором настоящим узким местом.

Главное отличие нового процессора потока данных заключается в отсутствии очередности выполнения команд. Потоковая вычислительная машина оперирует блоками, каждый из которых содержит и данные, и набор инструкций для их обработки, а значит, все вычисления выполняются по мере поступления информации. Наиболее важными преимуществами процессора потока данных является высокая скорость и эффективность вычислений, требующих параллельной обработки большого массива входящей информации, а также возможность равномерного распределения вычислительной нагрузки по многим процессорам за счет разбивки задачи и данных на одинаковые блоки.

При этом у такого решения есть и минус, который выражается в его фактической однозадачности. Перепрограммирование процессора потока данных без его полной остановки невозможно — в отличие от традиционной вычислительной машины, в память которой может быть оперативно загружена любая нужная в данный момент программа. Именно эта особенность до недавнего времени ограничивала развитие подобных решений.

Удачное сочетание

Инженерам DENSO впервые удалось создать реально работающий гибрид двух архитектур «в металле». В новом серийном процессоре DR1000C применяется архитектура потока данных, способная достичь высокой скорости вычисления. Но этот потоковый процессор работает не сам по себе, а управляется традиционным процессором, задающим программу вычислений.